摘要：腐蚀是材料失效的重要形式之一。石油化工的设备、管道、框架结构等在不同的生产环境下的均易发生腐蚀，炼化企业中化工设备的腐蚀若不能及时进行相关的防护措施，会成为企业稳定生产的重大安全隐患之一，给企业带来严重的经济损失及人员伤亡。化工设备的腐蚀与防护问题是化工企业必须考虑的重大问题，本文对设备的腐蚀原因进行的简要分析并提出了相关的防腐措施。

关键词  金属腐蚀;缝隙腐蚀;电化学腐蚀;腐蚀防护

中图分类号 TQ 000       文献标识码  A

腐蚀是金属和周围环境发生化学或电化学反应而导致的一种破坏性侵蚀。在金属的腐蚀中，常见的有物理腐蚀、化学腐蚀和电化学腐蚀，但是电化学腐蚀是最主要也是最严重的的一类腐蚀。金属的腐蚀还有其他的表述。所谓环境是指和金属接触的物质。金属发生腐蚀的部分，由单质变成化合物，至使生锈、开裂、穿孔、变脆等。

1  设备腐蚀类型分析

物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏。许多金属在高温熔盐、熔碱及液态金属中可发生这类腐蚀。例如用来盛放熔融锌的钢容器，由于铁被液态锌所溶解，钢容器逐渐被腐蚀而变薄。

化学腐蚀，如金属铁与干燥的高温水蒸气发生的反应，Fe直接将电子传递给作为氧化剂的水蒸气，没有电流产生，而且腐蚀产物FeO覆盖在铁的表面气态的水要穿过该覆盖层与铁继续反应就存在相当的阻碍，化学腐蚀难以继续进行， FeO 薄膜在一定程度上能对铁基体起到保护作用。

电化学腐蚀则不同，例如铁片同银片接触后比单纯的铁片在硫酸中的腐蚀速率要快的多，这是因为腐蚀介质是导电的，氢在银表面析出的过电位比在铁表面小得多，阴极析氢反应选择在活化能较低的银表面进行。而阳极反应Fe →Fe2+失去的电子自发地转移到银片上，H+从银表面获得电子形成氢气析出。一般来讲，一旦介质为离子导体时，腐蚀过程通常按电化学腐蚀的途径进行。

2  设备常见腐蚀原因剖析

2.1  金属电化学腐蚀

由于金属是电子的良导体，如果介质是离子导体的话，金属被氧化与介质中被还原的物质获得电子这两个过程可以同时在金属表面的不同部位进行。金属被氧化成为正价离子（包括配合离子）进入介质或成为难溶化合物（一般是金属的氧化物或含水氧化物或金属盐）留在金属表面。这个过程是一个电极反应过程，叫做阳极反应过程。被氧化的金属所失去的电子通过作为电子良导体的金属材料本身流向金属表面的另一部位，在那里由介质中被还原的物质所接受，使它的价态降低，这是阴极反应过程。在金属腐蚀学中，习惯地把介质中接受金属材料中的电子而被还原的物质叫做去极化剂。经这种途径进行的腐蚀过程，称为电化学腐蚀。在腐蚀作用中最为严重的是电化学腐蚀，它只有在介质中是离子导体时才能发生。

在用酸清洗钢铁表面的铁锈，即所谓“酸洗”时，锈层溶于酸中，形成一定量的Fe3+离子和Fe2+离子。Fe3+ 离子就可以作为去极化剂使钢铁腐蚀。如果酸液面上有空气，Fe2+ 离子可以在液面附近被空气中的O2氧化成Fe3+，成为去极化剂。这就形成了一循环过程：Fe3+  离子在钢铁表面作为去极化剂还原成 Fe2+  离子，再到液面附近被O2氧化成Fe3+  离子，继续作为去极化剂使钢铁腐蚀起着“氧的输送者”的作用。虽然溶解在溶液中的氧本身就是有效的去极化剂，但由于常温压下O2在水溶液中的溶解度很小，由其去极化而引起的腐蚀速度是不大的。有“氧的输送者”存在时，腐蚀速度就会大大增加。

上述金属腐蚀现象，都是假定阳极和阴极反应是在金属表面相同的位置发生的，这样引起的金属腐蚀是均匀的，称为均匀腐蚀。

2.2  缝隙腐蚀

缝隙腐蚀也是一种电化学腐蚀。这是由于金属溶解入介质中后便放出电子，如果有氧，特别是有氯离子，将与电子在水溶液中形成OH-或H+Cl-，使金属不断腐蚀。即使缝隙中的氧消耗完，但由于氯离子有快速迁移能力，得以使金属在缝隙中的氯化物浓度增加，即缝隙中加快了腐蚀。

金属部件在介质中因金属与金属间形成非常小的缝隙，使缝隙内介质处于直流状态，形成氧浓差电池而引起的局部腐蚀称为缝隙腐蚀。包括垫圈，缠绕和金属重叠处的衬垫腐蚀;腐蚀产物或污泥的沉积或海生物附着而引起的沉积腐蚀;普通钢涂膜下见到的纤维状腐蚀;金属在电解质溶液溶液中因为氧的扩散在水面上形成三相界面上的强烈的水线腐蚀。

几乎所有金属和合金都会缝隙腐蚀，但各种金属对缝隙腐蚀的敏感性不同，但以充气的含活性阴离子的中性介质最容易引起缝隙腐蚀：自钝化金属的敏感性较高，非自钝化金属（如碳钢）的敏感性较低，自钝化能力愈强愈敏感。奥氏体不锈钢是一种能耐多种苛刻介质腐蚀的优良合金，但是也会发生缝隙腐蚀。

3  设备腐蚀防护措施

3.1  合理选材

化工设备的选材应尽量选用耐蚀性较好的金属材料，一般工业上金属耐蚀合金化有以下这几种途径：提高金属的热力学稳定性原理是向本来不耐蚀的纯金属中加入热力学稳定性高的合金元素制成合金。对于某些重要部件，可以改用抗缝隙腐蚀能力较强的材料，比如高铬高钼的不锈钢等。

3.2  金属钝化

金属接触环境使用之前先经表面预处理，用以提高材料的耐腐蚀能力。例如，钢铁部件先用钝化剂或成膜剂（ 铬酸盐、磷酸盐等） 处理后，其表面生成了稳定、致密的钝化膜，抗蚀性能因而显著增加用电镀法在金属的表面涂一层别的金属或合金作为保护层。或是运用电镀法，借助于电解作用，在金属制件表面上沉积一薄层其他金属。包括镀前处理（除油、去锈）、镀上金属层和镀后处理（钝化、去氢）等过程。电镀时，将金属制件作为阴极，所镀金属作为阳极，浸人含有镀层成分的电解液中，并通人直流电，经过一段时间即得沉积镀层。

3.3  阳极保护

阴极保护是将被保护金属设备与直流电源的负极相连，依靠外加阴极电流进行阴极极化而使金属设备得到保护的方法或者在被保护金属设备上链接一个电位更负的强阳极，促使阴极极化。阳极保护则是利用金属在电解质你溶液中依靠阳极极化建立钝态的特性而实施的保护方法。

3.4  防腐结构设计

很多场合，机械设备的结构与腐蚀密切相关，不合理的结构设计常常会出现局部应力集中、流体滞留、构成缝隙、局部过热等而引起多种不同形态的局部腐蚀。例如轴联结结构，如果中心设计成圆形的，就不合理，一般情况下，中心连接部位设计成多边形轴或者花键轴比较有利。

3.5  缓蚀剂法

向介质中添加少量能够降低腐蚀速率的物质以保护金属。其原理是改变易被腐蚀的金属表面状态或者起负催化剂的作用，使阳极（或阴极）反应的活化能垒增高。由于使用方便、投资少、收效快，缓蚀剂防腐蚀已广泛用于石油、化工、钢铁、机械等行业，成为十分重要的腐蚀防护手段。

4  结论

化工设备在使用过程中，出现腐蚀现象是不可避免的，我们只能采取相应的措施和手段让腐蚀速率在可控的安全范围内，尽量延长设备的使用寿命。另外，在设备的设计过程中要保留腐蚀余量的设计并不断研究耐蚀性、经济型好的新材料用于化工设备的生产。

参考文献

[1] 林玉珍，杨德钧.腐蚀和腐蚀控制原理[J]_中国石化，2012（09）

[2] 天华化工机械及自动化研究设计院.腐蚀与防护手册（第2版）（第4卷）工业生产装置的腐蚀与控制[M].北京：化学工业出版社，2009

作者简介：

张思捷，1989年2月，男，汉 甘肃玉门，学历本科，职称无，化工工艺设备管理;

王萱，1981年8月，甘肃兰州，学历本科，研究方向：人力资源或者化工设备。